Moulage par injection de métal Le MIM (moulage par injection de métal) est une technologie de fabrication avancée de pièces quasi-finies qui intègre étroitement la métallurgie des poudres et moulage par injection plastique. Grâce à son principal avantage, à savoir sa capacité à produire à grande échelle et avec une grande précision des pièces métalliques complexes, elle est devenue une option importante pour remplacer les procédés traditionnels de découpe, de moulage et de forgeage dans la fabrication moderne.

Cette technologie permet de former directement des produits métalliques avec une grande précision dimensionnelle et des structures complexes en mélangeant de la poudre métallique avec des liants pour créer la matière première, puis par moulage par injection, déglaçage, frittage et autres procédés.

 

Qu'est-ce que le moulage par injection de métal

Le principe du moulage par injection de métal (MIM) consiste à mélanger une poudre métallique ultrafine avec un liant thermoplastique dans des proportions précises, puis, par mélange et granulation, à obtenir une pâte présentant une bonne fluidité et une bonne plasticité. Cette pâte est injectée sous haute pression dans la cavité d'un moule de précision pour former une pièce brute, par un procédé similaire à celui du moulage par injection plastique. Le liant contenu dans la pièce brute est ensuite éliminé par déglaçage.

Enfin, grâce au frittage à haute température, les particules de poudre métallique subissent une liaison métallurgique et une densification, permettant d'obtenir des composants métalliques de haute précision et de formes complexes proches de la densité théorique.

Le procédé MIM (moulage par injection de plastique) vise à produire en série des pièces métalliques grâce à la technologie du moulage plastique, en combinant les propriétés des matériaux métalliques issues de la métallurgie des poudres avec la flexibilité du procédé. Ses principales caractéristiques se manifestent sous trois aspects :

1. Grande liberté de créationIl permet de former des structures tridimensionnelles complexes avec des trous latéraux, des filetages internes, des trous transversaux et des parois minces (> 0.3 mm), et de réaliser un formage intégré multicomposant, réduisant ainsi les étapes suivantes. Assemblée procédés.
2. Précision dimensionnelle élevéeLa tolérance dimensionnelle du produit fini est maîtrisable à ±0.3 % près et la rugosité de surface Ra est inférieure ou égale à 1.6 µm. Ce procédé de formage quasi-net permet de réduire considérablement les coûts d'usinage de précision.
3. Forte compatibilité des matériauxEn réponse aux exigences de la production industrielle de masse, les matériaux métalliques de base tels que l'acier inoxydable, l'acier au carbone, le cuivre et les alliages de cuivre peuvent tous atteindre une compatibilité mature avec le procédé MIM, et les propriétés mécaniques des produits finis peuvent être comparables à celles des pièces forgées.

Principe de fonctionnement du procédé MIM

Le processus de fabrication MIM comprend cinq étapes clés : la préparation des matériaux, le moulage par injection, le dégraissage, le frittage et le post-traitement. La maîtrise des paramètres de ce processus détermine les dimensions, la qualité et l’état de surface du produit final.

Le principe fondamental du procédé est de « former une poudre métallique à l'aide d'un liant, puis de la densifier par déglaçage et frittage ». Pour les matériaux couramment utilisés tels que l'acier inoxydable, l'acier au carbone et le cuivre, les paramètres de chaque étape sont standardisés. Le principe de fonctionnement et les opérations clés sont les suivants :

(1) Préparation des repas

La préparation des matières premières consiste principalement à mélanger de très fines poudres métalliques (acier inoxydable, acier au carbone, cuivre) et des liants. Nous les transformons en grains fins. Ces grains sont stables, faciles à façonner et homogènes. Ils constituent des matériaux de qualité pour le moulage par injection.

1. Pourcentage de matières premières :

La poudre métallique représente 75 à 85 % du volume. Le liant représente 15 à 25 %.

Le liant est généralement composé de matières premières telles que le polyéthylène (PE) et le polypropylène (PP), de plastifiants à base de phtalates et de lubrifiants à base d'acide stéarique. Leurs proportions sont ajustées en fonction des caractéristiques de la poudre métallique.

2. Chauffage et mélange :

Versez la poudre métallique et le liant dans un mélangeur. Chauffez et mélangez à une température de 150 à 200 °C. Le liant fond complètement et enrobe uniformément la poudre. On obtient ainsi un mélange homogène qui empêche la formation de grumeaux.

3. Granulation et tamisage :

Refroidissez le matériau fondu mélangé. Broyez-le et tamisez-le ensuite. Obtenez des granulés de 2 à 5 mm. Ceci garantit le bon fonctionnement de la machine d'injection.

(2) Le moulage par injection

Le principe du moulage par injection consiste à plastifier la matière première sous haute température et haute pression afin de remplir la cavité du moule. Après refroidissement et solidification, le moule est retiré pour obtenir la pièce brute, qui convient aux matériaux tels que l'acier inoxydable, l'acier au carbone et le cuivre.

1. Plastification de l'alimentation :

Introduisez le produit granulaire dans la machine d'injection. Chauffez-le entre 160 °C et 220 °C. Il fondra et s'écoulera facilement.

2. Injection à haute pression :

Le matériau liquide est injecté dans le moule sous une pression élevée de 50 à 200 MPa. Le moule doit être conçu au préalable en fonction du taux de retrait au frittage du matériau métallique, en prévoyant une marge de retrait.

3. Refroidissement et démoulage :

Le matériau fondu refroidit à température ambiante. Le liant durcit et prend la forme voulue. Le refroidissement prend au moins 3 minutes. Un refroidissement trop rapide risque de provoquer des fissures.

(3) Dégraissage

Le dégraissage est le processus d'élimination du liant du corps cru afin d'obtenir un corps cru poreux et dégraissé présentant une certaine résistance, en préparation du frittage ultérieur.

La principale difficulté du déglaçage réside dans le contrôle de la vitesse d'évaporation du liant. S'il s'évapore trop rapidement, une pression se crée à l'intérieur de la pièce crue, provoquant fissures et bulles. Il est donc nécessaire de l'éliminer lentement. Dans l'industrie, l'acier inoxydable, l'acier au carbone et le cuivre sont généralement dégraissés par une combinaison de procédés à base de solvants et de dégraissage thermique.

1. Dégraissage aux solvants :

Trempez la pièce brute dans de l'éthanol ou de l'acétone. Cela élimine les parties solubles du liant et crée de petits pores qui servent de canaux pour le dégraissage à chaud. La teneur en liant restant doit être inférieure à 10 %.

2. Dégraissage à chaud :

Placer la pièce brute prétraitée dans un four. La chauffer lentement à une température de 200 à 400 °C, à une vitesse maximale de 5 °C par minute. Le liant résiduel se vaporisera et disparaîtra. L'ensemble du procédé se déroule sous atmosphère d'azote, ce qui protège l'acier au carbone et le cuivre de l'oxydation.

3. Inspection après dégraissage :

Contrôlez la quantité de liant restante. Elle ne doit pas dépasser 0.5 %. Vérifiez l'état de la pièce. Éliminez les produits non conformes, car ils nuiront au frittage.

(4) Frittage

Le principe du frittage consiste à placer l'ébauche dégraissée dans un four de frittage à haute température et à la chauffer à 85-90 % du point de fusion du matériau métallique, ce qui provoque la diffusion atomique, la liaison métallurgique et la recristallisation des particules de poudre métallique, fermant progressivement les pores pour obtenir une densification et, finalement, un produit métallique dont la densité est proche du niveau théorique.

Pour les trois matériaux couramment utilisés que sont l'acier inoxydable, l'acier au carbone et le cuivre, des normes claires ont été établies concernant les paramètres du processus de frittage. Les principales opérations sont les suivantes :

1. Atmosphère de frittage :

Pour l'acier inoxydable, on utilise une atmosphère d'hydrogène ou d'ammoniac décomposé (anti-oxydation) ; pour l'acier au carbone, on adopte une atmosphère mixte d'azote et d'hydrogène ; pour le cuivre, on utilise une atmosphère d'azote pur afin d'éviter l'oxydation du matériau ou la formation de composés fragiles à haute température.

2. Paramètres de base :

Température de frittage pour l'acier inoxydable : 1 300-1 350 °C, maintien pendant 2 à 3 heures ; température de frittage pour l'acier au carbone : 1 250-1 300 °C, maintien pendant 1.5 à 2.5 heures ; température de frittage pour le cuivre : 850-950 °C, maintien pendant 1 à 2 heures. La vitesse de chauffage est contrôlée à 2-5 °C/min.

3. Effet de densification :

Après frittage, la densité des produits en acier inoxydable, en acier au carbone et en cuivre peut atteindre 95 à 98 % (proche de la densité théorique), avec une microstructure uniforme et des propriétés mécaniques comparables à celles des pièces forgées.

(5) Post-traitement

Le post-traitement consiste essentiellement à apporter des corrections précises et des améliorations aux performances des produits frittés finis, en fonction des exigences d'application, afin de répondre aux besoins finaux. Pour les produits en acier inoxydable, en acier au carbone et en cuivre, les méthodes de post-traitement comprennent principalement le traitement thermique, le traitement de surface et l'usinage de précision, et présentent une grande adaptabilité.

1. Traitement thermique:

Nous traitons l'acier au carbone par trempe et revenu, ce qui augmente sa dureté et sa résistance à l'usure. Nous effectuons un traitement de vieillissement en solution sur l'acier inoxydable, ce qui renforce sa résistance à la corrosion et sa solidité. Nous recuitons le cuivre pour le rendre plus malléable et améliorer sa conductivité électrique.

2. Traitement de surface:

Nous réalisons différents traitements de surface selon les besoins. Il s'agit notamment du polissage (Ra ≤ 0.8 μm), du sablage et du zingage ou du nickelage pour une protection anticorrosion. Nous utilisons un traitement d'oxydation pour protéger les produits en cuivre.

3. Usinage de précision:

Nous effectuons un usinage de précision sur les pièces de haute précision telles que les trous taraudés et les trous de positionnement. Nous maîtrisons la tolérance dimensionnelle à ±0.01 mm près, ce qui répond aux exigences d'assemblage.

4. Façonnage :

Nous utilisons le formage à froid pour les produits qui se déforment légèrement après frittage. Cela leur permet de retrouver leurs dimensions initiales.

Le matériau de base pour le MIM

• Le moulage par injection de métal utilise les matériaux suivants :
• Acier inoxydable (SS) : Il possède une excellente résistance à la corrosion et une grande robustesse mécanique. Il est largement utilisé dans les secteurs de l’automobile, du médical et de l’aérospatiale. Ces industries ont besoin de produits durables et performants dans des environnements difficiles.
• Acier au carbone (CS) : Il est utilisé pour les pièces nécessitant une résistance et une dureté élevées. Peu coûteux et polyvalent, il est employé dans de nombreux secteurs industriels, notamment pour la fabrication d’engrenages, de fixations et de pièces automobiles.
• Cobalt-chrome (Co-Cr) : Ce matériau est robuste, résistant à l’usure et à la corrosion. Il est largement utilisé dans les implants médicaux et les instruments chirurgicaux, domaines qui exigent des produits d’une fiabilité extrême.
• Acier à outils M2 : L’acier à outils M2 est idéal pour le procédé MIM (moulage par injection de métal) et la fabrication d’outils et de moules robustes. Il présente une dureté élevée, une bonne ténacité et une excellente résistance à l’usure. Il est largement utilisé pour les outils de coupe et les pièces industrielles soumises à de fortes contraintes.
• Titane (Ti) : Le titane est un matériau prisé en MIM pour sa légèreté, sa haute résistance et sa résistance à la corrosion. Le déliantage et le frittage doivent être rigoureusement contrôlés afin de préserver ses propriétés. Il est largement utilisé dans les secteurs de l’aérospatiale, du médical et des articles de sport.
• Cuivre : Le cuivre peut être transformé par la technologie MIM. Cependant, cela exige un contrôle très précis de l’atmosphère de frittage. Son application est donc plus limitée que celle de l’acier et des alliages de nickel.
• Alliages de nickel (Inconel) : Les alliages de nickel présentent une excellente tenue aux hautes températures et une grande résistance mécanique. Ils sont largement utilisés dans les secteurs de l’aérospatiale, de l’énergie et de la chimie, industries souvent soumises à des conditions extrêmes.
• Alliage d'aluminium 6061 : L'aluminium 6061 peut être utilisé avec le procédé MIM grâce à une technologie spéciale. Cependant, cette méthode est peu courante. L'aluminium nécessite des conditions de frittage particulières.
• Alliage d'aluminium 7075 : L'aluminium 7075 peut être produit par MIM dans des conditions particulières. Cependant, son utilisation reste limitée. Sa fabrication requiert des paramètres de frittage non standard.
• Alliages fer-carbone : Les alliages fer-carbone permettent de fabriquer des pièces à haute résistance et bonne usinabilité. Ils sont utilisés dans l’industrie automobile et en général, notamment pour la fabrication de vannes et d’engrenages.

Avantages et inconvénients du MIM

Le procédé MIM, grâce à sa technologie éprouvée, sa grande adaptabilité et son rendement élevé en production de masse, est devenu la technologie dominante pour la fabrication de pièces métalliques petites et complexes. Cependant, en raison des limitations liées aux caractéristiques des matières premières, aux étapes du processus et aux exigences en matière d'équipement, il présente encore certaines limitations.

Ses avantages comme ses inconvénients sont étroitement liés aux scénarios de production de grandes quantités, de petites dimensions et de structures complexes. Dans ces scénarios, ses avantages sont significatifs, tandis que ses limitations peuvent être progressivement surmontées grâce à l'optimisation des processus et à un contrôle standardisé, comme suit :

(1) Avantages

1. Elle offre une grande liberté de moulage et permet une production en série intégrée de structures complexes.

C’est là le principal avantage du procédé MIM. Il permet de former des structures complexes difficiles à réaliser par les méthodes traditionnelles de découpe, de moulage et de forgeage, notamment de petites pièces métalliques comportant des trous latéraux, des filetages internes, des trous transversaux et des parois minces (> 0.3 mm), et de réaliser un formage intégré multicomposant, réduisant ainsi les étapes d’assemblage ultérieures.

Par exemple, la structure complexe à enclenchement des connecteurs électroniques en acier inoxydable est formée en une seule étape grâce au procédé MIM, ce qui augmente l'efficacité de la production de plus de 50 % par rapport au procédé d'assemblage traditionnel.

2. Elle présente un taux d'utilisation des matériaux élevé et un avantage significatif en termes de coûts pour la production de masse.

Le taux d'utilisation des matériaux du procédé MIM peut dépasser 98 %, ce qui est nettement supérieur à celui des procédés d'usinage traditionnels (30 à 50 %). Il permet notamment de réduire considérablement le gaspillage de matières premières, en particulier pour les matériaux produits en grande série comme l'acier au carbone, l'acier inoxydable et le cuivre.

Par ailleurs, ce procédé permet une production de masse automatisée. L'utilisation de moules multi-empreintes réduit considérablement le coût unitaire à mesure que la production augmente. Pour les produits dont la production annuelle dépasse 100 000 unités, le coût est de 30 % à 50 % inférieur à celui des procédés d'usinage de précision.

3. La technologie des matériaux de base est mature et les performances du produit fini sont stables et adaptables.

Le procédé MIM pour les trois matériaux principaux (acier inoxydable, acier au carbone et cuivre) est entièrement normalisé. Les paramètres de chaque étape, tels que la préparation des poudres, l'alimentation et le mélange, le déglaçage et le frittage, sont clairement définis, et le rendement des produits finis peut atteindre plus de 95 %.

De plus, les performances des produits finis peuvent être ajustées par traitement thermique. Par exemple, la dureté de l'acier au carbone est considérablement améliorée après trempe et revenu, la résistance à la corrosion de l'acier inoxydable est accrue après vieillissement en solution, et la plasticité et la conductivité électrique du cuivre sont optimisées après recuit, répondant ainsi aux exigences de performance de différents domaines.

4. La haute précision dimensionnelle et le formage quasi-net réduisent l'usinage de précision

La tolérance dimensionnelle du produit fini est maîtrisée à ±0.3 % près et la rugosité de surface Ra est inférieure à 1.6 μm. Pour les produits en acier inoxydable, en acier au carbone et en cuivre, seule une petite quantité d'usinage de finition est requise pour les pièces de haute précision, voire aucune, ce qui réduit considérablement les coûts d'usinage.

En revanche, la tolérance du moulage sous pression traditionnel des métaux est de ±1 % à 2 %, ce qui nécessite un grand nombre de procédures de traitement fines.

5. L'équipement et le procédé présentent une grande adaptabilité et permettent de réaliser facilement des mises à niveau des lignes de production.

Les équipements de production MIM peuvent être légèrement modifiés par rapport aux équipements de moulage par injection plastique, et les paramètres de traitement pour l'acier inoxydable, l'acier au carbone et le cuivre ne nécessitent pas d'ajustements importants. Les entreprises traditionnelles de transformation de quincaillerie peuvent ainsi moderniser rapidement leurs lignes de production à moindre coût et obtenir un retour sur investissement rapide.

(2) Inconvénients

Il existe des limitations concernant la taille du produit et l'épaisseur des parois.

1. En raison des limitations des équipements de moulage par injection et des fours de frittage, le procédé MIM convient à la fabrication de petites pièces métalliques à parois fines. Généralement, la taille maximale du produit est inférieure à 100 mm, son poids inférieur à 50 g et son épaisseur supérieure à 0.3 mm.

Pour les produits en acier inoxydable, en acier au carbone et en cuivre de grande taille (> 200 mm) et à parois épaisses (> 10 mm), des défauts tels qu'un frittage inégal, une faible densité et une déformation sont susceptibles de se produire, ce qui rend difficile d'assurer des performances constantes.

2. Le cycle de déglaçage et de frittage est long, et l'efficacité globale de production est inférieure à celle du moulage par injection plastique.

Le cycle de déglaçage du procédé MIM dure généralement de 8 à 24 heures, et le cycle de frittage de 1 à 3 heures, ce qui est beaucoup plus long que celui du moulage par injection plastique (quelques secondes à plusieurs minutes).

Même pour les produits en cuivre avec des températures de frittage relativement basses, le cycle de processus global reste plus long que celui du moulage sous pression traditionnel, ce qui, dans une certaine mesure, affecte l'efficacité de la production.

3. Le taux de retrait au frittage est important et il est difficile de contrôler la taille.

Le taux de retrait au frittage des produits MIM en acier inoxydable, en acier au carbone et en cuivre est de 14 à 20 %, ce qui est nettement supérieur à celui du moulage sous pression (< 5 %). Même une infime variation de ce taux de retrait peut entraîner des écarts dimensionnels dans les produits finis.

Il est donc nécessaire de contrôler avec précision de multiples paramètres tels que les caractéristiques de la poudre, l'uniformité de l'alimentation et la température de frittage, ce qui impose des exigences élevées en matière de contrôle du processus.

4. Le coût du moule est élevé, ce qui le rend adapté à la production de masse.

Les moules utilisés pour le procédé MIM sont des moules de précision qui doivent être conçus individuellement en fonction du retrait au frittage des différents matériaux. Ils sont généralement fabriqués en acier de haute qualité, exigeant une grande précision d'usinage. Le développement des moules est coûteux et le cycle de vie est long (1 à 2 mois).

Pour les petites séries de production, avec un volume annuel inférieur à 10 000 pièces, le coût des moules est imputé à chaque produit, ce qui entraîne un coût total relativement élevé.

Facteurs influençant les performances du MIM

Les performances des produits MIM sont fortement influencées par quatre dimensions de facteurs : les caractéristiques des matières premières, les paramètres de procédé, la précision des équipements et le contrôle du procédé. Les principaux facteurs d’influence et leurs mécanismes d’action sont détaillés ci-dessous :

(1) Caractéristiques des matières premières

Les caractéristiques des matières premières comprennent celles des poudres métalliques et des liants. Parmi celles-ci, les caractéristiques des poudres métalliques sont les facteurs les plus déterminants, tandis que celles des liants influent sur la stabilité du procédé de formage.

1. La poudre métallique possède plusieurs caractéristiques clés :

Taille des particules, forme, teneur en oxygène et teneur en carbone de l'acier au carbone.

Si les particules sont trop grosses, le flux d'alimentation sera insuffisant et le produit fritté ne sera pas dense.

Un excès d'oxygène crée des impuretés dures lors du frittage, ce qui rend le produit moins résistant et moins dur.

Si la teneur en carbone de l'acier au carbone est incorrecte, la dureté après traitement thermique ne sera pas stable.

2. Caractéristiques du liant :

La formule, la fluidité et la facilité d'élimination du liant influent sur l'alimentation, la pâte crue et le résultat du déglaçage.

Un manque de plastifiant rend la pâte dure et risque de boucher le moule lors de l'injection. Un excès de lubrifiant fragilise la pièce crue, qui se casse facilement au démoulage. Les résidus de liant provoquent des porosités et des bulles après frittage.

(2) Paramètres de processus

Les principaux paramètres du procédé MIM sont l'injection, le déglaçage et le frittage. Chaque matériau possède ses propres plages de contrôle. L'erreur doit être maintenue à ±5 %.

1. Paramètres de moulage par injection :

La température, la pression et le temps de maintien influent sur la densité et la qualité de la pièce crue. Une température trop basse entraîne un mauvais remplissage du moule. Une pression trop faible provoque des piqûres et des irrégularités dans la pièce crue. Un temps de maintien trop court crée des contraintes internes. La pièce risque alors de se déformer après frittage.

2. Paramètres de dégraissage :

La vitesse, la température et l'atmosphère de dégraissage sont essentielles. Si la température est trop élevée, le liant s'évapore rapidement, ce qui provoque des fissures et des bulles dans la pièce crue. Un dégraissage à l'air peut oxyder l'acier inoxydable, l'acier au carbone et la poudre de cuivre, ce qui affecte le résultat du frittage.

3. Paramètres de frittage :

La température de frittage, la durée de maintien et l'atmosphère sont les facteurs clés. Ils déterminent la densité et la résistance du produit final.

Une température trop basse entraîne une diffusion atomique insuffisante et une faible densité. Une température trop élevée provoque une croissance des grains et une diminution de la ténacité. Si l'atmosphère de frittage est inadaptée, le métal peut s'oxyder ou former des matériaux fragiles.

(3) Précision de l'équipement

Le procédé MIM exige un équipement de haute précision et stable. Toute erreur d'équipement modifie les paramètres du procédé et, par conséquent, la qualité des produits. L'équipement clé comprend les presses à injecter, les fours de dégraissage et les fours de frittage.

1. Machine de moulage par injection :

La précision du contrôle de la pression et la précision du contrôle de la température de la vis affectent directement l'uniformité de la plastification de l'alimentation.

2. Four de frittage :

Une température stable et un contrôle précis de l'atmosphère sont essentiels.

3. Matériel d'essai:

Les machines d'essai de précision influent sur la fiabilité des tests de matériaux et de produits. Elles fournissent des données utiles pour améliorer le processus de production.

Les applications de la technologie MIM

Le procédé MIM, grâce à ses avantages que sont sa technologie éprouvée, son coût maîtrisable et son efficacité de production de masse élevée, a été largement appliqué dans de nombreux secteurs industriels tels que l'électronique grand public, la fabrication automobile, l'outillage, les appareils électroniques et électriques, les machines générales et les dispositifs médicaux.

(1) Électronique grand public

L'électronique grand public est le domaine d'application le plus mature de la technologie MIM. Les exigences essentielles sont la précision, la miniaturisation, la résistance à la corrosion et une esthétique soignée. Les produits sont principalement des composants microcomplexes dont les dimensions varient de 1 à 10 mm. Parmi les produits typiques, on trouve les supports de carte SIM, les supports d'appareil photo, les composants d'interface USB-C, etc.

(2) Fabrication automobile

La fabrication automobile est un domaine d'application important de la technologie MIM. Les exigences essentielles sont une résistance mécanique élevée, une bonne résistance à l'usure et aux hautes températures, une conductivité électrique élevée et une production en série stable. Les produits comprennent des petites pièces de précision pour les systèmes d'alimentation, les systèmes électroniques et les systèmes de sécurité automobiles, comme les corps de vannes ABS, les connecteurs de batterie et les engrenages de précision pour les systèmes de commande électronique.

(3) Outils matériels

Le secteur de l'outillage est le principal domaine d'application du procédé MIM sur acier au carbone. Les exigences essentielles sont un faible coût, une résistance élevée et une bonne tenue à l'usure. Les produits sont principalement des accessoires pour petits outils, tels que des axes de rotation pour ciseaux, des clips pour clés, des fixations pour lames de cutter, etc. La résistance à la corrosion n'est pas un critère particulier.

(4) Électronique et génie électrique

Les exigences fondamentales dans le domaine de l'électronique et du génie électrique sont une conductivité électrique et thermique élevée, ainsi qu'une grande précision. Les applications comprennent les bornes de connexion, les noyaux de transformateurs, les dissipateurs thermiques, etc.

(5) Dispositif médical

Le secteur des dispositifs médicaux impose des exigences extrêmement élevées en matière de résistance à la corrosion, de biocompatibilité et de précision des produits. Il constitue le principal domaine d'application du procédé MIM (moulage par injection de métal) de l'acier inoxydable 316L, notamment pour la fabrication de pinces pour instruments chirurgicaux mini-invasifs, de clips hémostatiques et d'accessoires pour instruments dentaires.

 

Comparaison entre le MIM et d'autres types de moulage par injection

Dimension de comparaison	MIM	Moulage par injection plastique	moulage sous pression de métaux
Matériau de formage	Poudre ultrafine d'acier inoxydable/acier au carbone/cuivre + liant	plastiques thermoplastiques/thermodurcissables	Principalement des alliages d'aluminium/de zinc/de magnésium fondus
Précision de formage	Haute qualité, avec une tolérance de ±0.3 %, et une surface lisse	Haute précision, tolérance ±0.1 %-0.5 %, facilité de création de textures fines	Moyen, tolérance ±1 %-2 %, nécessite une finition ultérieure
Complexité de la formation	Il peut être utilisé pour fabriquer des structures complexes et de petite taille, telles que des structures à parois minces, micro-perforées et à filetage interne.	Il peut être utilisé pour des structures complexes, et l'angle de dépouille doit être pris en compte.	Adapté aux structures simples et aux détails fins et complexes difficiles à réaliser
La performance du produit	Propriétés du métal : haute résistance, résistance à la chaleur, résistance à la corrosion/conductivité électrique	Il est léger et isolant, mais sa résistance et sa tenue à la température sont faibles.	Propriétés métalliques : Résistance moyenne, avec quelques défauts de microporosité
Taux d'utilisation du matériel	Plus de 98 %, quasiment formé à partir de matières premières, avec très peu de déchets	Plus de 95 % des déchets peuvent être directement recyclés	80 à 90 %, avec beaucoup de bavures sur la grille, nécessitant une refusion et un recyclage

Cette comparaison nous permet de les comprendre clairement. L'injection plastique est utilisée pour la production en série de produits en plastique. moulage sous pression de métaux Le procédé MIM est utilisé pour les pièces simples de taille moyenne et grande. Il est particulièrement adapté aux petites pièces métalliques complexes. Il s'agit d'une technologie de fabrication avancée.

Conclusion

L'intérêt principal du procédé MIM réside dans la résolution du problème de la production en série de petites pièces métalliques complexes et précises, difficile à réaliser avec les procédés de fabrication traditionnels, et dans le comblement du déficit technique des procédés traditionnels de découpe, de moulage et de moulage sous pression.

Ce procédé, avec ses principaux avantages que sont une grande liberté de mise en forme, une grande précision dimensionnelle, un taux d'utilisation des matériaux élevé et d'excellentes propriétés mécaniques du produit fini, combine les caractéristiques des procédés éprouvés, des coûts maîtrisables et une grande adaptabilité à différents matériaux.

Elle est devenue la principale technologie de production de masse dans de nombreux secteurs tels que l'électronique grand public, l'automobile, l'outillage et l'électroménager. C'est une technologie de fabrication avancée qui allie innovation technologique, maturité des procédés et pertinence commerciale.

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QFP

1. Quelles sont les principales exigences auxquelles doivent répondre les poudres métalliques MIM ?

Taille des particules de 10 à 45 μm, sphéricité ≥ 0.9, faible teneur en oxygène et distribution granulométrique raisonnable pour assurer l'uniformité de la matière première et la densification par frittage.

2. Pourquoi le processus de déliantage en MIM est-il strictement contrôlé ?

Empêcher la pression interne due à la volatilisation rapide du liant, évitant ainsi les fissures, les bulles et la déformation des pièces crues.

3. Quel est le taux de retrait typique lors du frittage des pièces MIM ?

15 à 20 % au total ; une marge de retrait doit être prévue dans la conception du moule afin de garantir la précision dimensionnelle.